4 向上/向下计数模式下的非预期 PWM 占空比

在使用 PWM 的 LED 调光应用中，保持预期的亮度转换至关重要。但是，当使用向上/向下计数模式生成 PWM 时，PWM 中心对齐，这会导致非预期的占空比，因此在占空比变化期间可能会出现非预期的亮度闪烁或干扰。让我们通过将占空比从 20% 改为 80% 的实例（同时应用影子寄存器更新），来理解和分析上下计数模式下为何会出现这一问题。

向上/向下计数模式会使用动作限定器 (AQ) 模块的两个事件。当 TBCNT = CMPA 时，PWM 信号会发生翻转，但此事件在一个 PWM 周期内会出现两次，一次在向上计数阶段，一次在向下计数阶段。

以下寄存器配置可用于在向上/向下计数模式下生成 20% 的 PWM 占空比。

EPWM_TBPRD = 62500
EPWM_TBCTL.CTRMODE = 0x2 → Up-down count mode
EPWM_CMPA = 12500 (= 62500 x 20%)
EPWM_CMPCTL.SHDWAMODE = 0 → Shadow mode

如下图所示，通过更新 CMPA 寄存器使 PWM 占空比达到 80%。

EPWM_CMPA = 50000 (= 62500 x 80%)

图 4-1 是由逻辑分析仪探测到的 PWM 波形。

图 4-1 探测向上/向下计数模式下更新 CMPA 寄存器期间的 PWM 变化

预期占空比会从 20% 直接变为 80%，但实际出现了 71% 这一非预期的占空比。

图 4-2 分析向上/向下计数模式下 PWM 占空比从 20% 变为 80%

具体分析如下。

• 当前占空比 = 20%。
  方程式 6. $Duty = 100 \times \frac{25000}{25000 + 100000} = 20\%$
• 软件会在 ① 至 ② 之间将 50000 写入 CMPA 寄存器。
• CMPA 寄存器处于影子模式，会在 TBCNT = 0 时更新。
• 当 TBCNT = 0（即 ② 时刻）时，PWM 发生翻转，占空比变为 71%。
  方程式 7. $Duty = 100 \times \frac{62500}{62500 + 25000} = 71\%$
• 从后续 PWM 周期开始，PWM 占空比变为 80%。
  方程式 8. $Duty =100 \times \frac{100000}{100000 + 25000} = 80\%$

在 图 4-2 中，通过更新 CMPA 寄存器值来更改 PWM 占空比，并使用影子技术相应地更新 CMPA 寄存器值。这意味着 CMPA 寄存器值的更新是确定性的，会在 TBCNT 为零的事件发生时进行。

即便使用了影子模式，PWM 占空比仍是从 20% 转换到 25%，再到 80%。这是中心对齐 PWM 生成方式的固有特性，无法避免，可能会在 LED 调光控制应用中导致 LED 闪烁等非预期结果。